JPS62127417A - 溶融金属の精錬方法 - Google Patents

溶融金属の精錬方法

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JPS62127417A
JPS62127417A JP60263656A JP26365685A JPS62127417A JP S62127417 A JPS62127417 A JP S62127417A JP 60263656 A JP60263656 A JP 60263656A JP 26365685 A JP26365685 A JP 26365685A JP S62127417 A JPS62127417 A JP S62127417A
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refining
molten metal
flux
magnetic field
molten
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JP60263656A
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Toshikazu Sakuratani
桜谷 敏和
Keimei Onuma
大沼 啓明
Norio Sumita
則夫 住田
Tsutomu Nozaki
野崎 努
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JFE Steel Corp
Original Assignee
Kawasaki Steel Corp
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Publication date
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    • C21METALLURGY OF IRON
    • C21CPROCESSING OF PIG-IRON, e.g. REFINING, MANUFACTURE OF WROUGHT-IRON OR STEEL; TREATMENT IN MOLTEN STATE OF FERROUS ALLOYS
    • C21C7/00Treating molten ferrous alloys, e.g. steel, not covered by groups C21C1/00 - C21C5/00
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C21METALLURGY OF IRON
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    • C21C7/00Treating molten ferrous alloys, e.g. steel, not covered by groups C21C1/00 - C21C5/00
    • C21C7/04Removing impurities by adding a treating agent
    • C21C7/072Treatment with gases
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F27FURNACES; KILNS; OVENS; RETORTS
    • F27BFURNACES, KILNS, OVENS, OR RETORTS IN GENERAL; OPEN SINTERING OR LIKE APPARATUS
    • F27B14/00Crucible or pot furnaces
    • F27B14/06Crucible or pot furnaces heated electrically, e.g. induction crucible furnaces with or without any other source of heat
    • F27B14/061Induction furnaces
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F27FURNACES; KILNS; OVENS; RETORTS
    • F27BFURNACES, KILNS, OVENS, OR RETORTS IN GENERAL; OPEN SINTERING OR LIKE APPARATUS
    • F27B14/00Crucible or pot furnaces
    • F27B14/08Details peculiar to crucible or pot furnaces
    • F27B2014/0887Movement of the melt
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02PCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P10/00Technologies related to metal processing
    • Y02P10/25Process efficiency

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  • Chemical & Material Sciences (AREA)
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  • Materials Engineering (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
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  • Treatment Of Steel In Its Molten State (AREA)

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 (産業上の利用分野) 粉状、又は粒状の精錬剤を溶融金属中に吹き込んで該溶
融金属の精錬を行なう際における反応効率と反応速変の
著しい向上を目指した開発研究の成果を以下に提案する
溶融金属精錬の技術は、不純物除去のニーズの高まりと
共に向上しつつあり、鋼材を例にとっても、極低C,N
鋼を得る為の真空脱ガス精錬、あるいは極低S、P鋼を
得るための精錬フラックスを用いた精錬技術のめざまし
い発展が認められる。
とくに活性な精錬フラックスを溶融金属中に吹込み、そ
の浮上過程で脱S、脱P反応などを達成させる、トラン
ジトリ−反応機構を有効に利用した、フラックスインジ
ェクション技術の進歩は、極低S、極低P鋼を得る上で
重要な役割を果しているといえよう。
(従来の技術) しかしながら、このフラックスインジェクション技術に
も以下にのべるような改善の余地がある。
すなわち、浮上過程のトランジトリ−反応により脱S、
脱P反応などを完了して浴面上に浮上した精錬フラック
ス粒は浴面上のトップスラグと合体し、このトップフラ
グは転炉スラグを含有し、精錬能的には劣るものであっ
て、浮上精錬フラックスとトップスラグの合体により形
成されたスラグの脱S、脱P能は著しく低下する。この
スラグが溶鋼と再接触した際には、スラブ溶鋼間のS、
  Pの分配が低下し、復S、復P現象が生じ、ここで
実際に従来のフラックスインジェクション技術に6いて
はフラックス吹込みに使用するガスのハブ!Jレゲ効果
によって浴面上スラグの再巻込みを生しることは避は難
いからである。
以上の問題をより定量的に述べるならば、鉄と鋼、71
 (1985)阻4.S−285の研究報告に見られる
ように、トランジトリ−反応の際のフラックス−(8鋼
間のS分配比、Ls=(χS)/〔χS〕がIO3〜1
0’の値を取る一方、トップスラグの再巻き込みの結果
として得られるスラグ溶鋼間のS分配比は200〜10
3と、前者のほぼ1/10のオーダーにとどまっている
しかも脱S処理終了後最終的に得られるS分配の関係と
いうのは、トップスラグと溶鋼が平衡するのを結果的に
示唆し、折角高S分配比の反応を遂げた精錬フラックス
の大部分が、トップスラグと合体した上で、溶鋼と再び
反応して、低S分配比の結果に終っているのである。同
様のことは、転炉スラグを含有するトップスラグの存在
下に−Vルト鋼をバブリング処理した際、トップスラグ
上溶鋼との反応に伴う復Pが観察される゛■■実↓こ■
付けられる。
(発明が解決しようとする問題点) 従ってもしも、トップスラグと溶鋼の反応を防止しつつ
フラックスインジェクションを行ないえたならば、」二
連のS分配比の検討から、はぼl/10のフラックス量
で、従って処理時間も短く、温度降下も少ないという副
次的効果を伴いつつ有効な脱Sを実施しうろことになり
、その手段として理想的にはトップスラグを連続的に吸
引除去しつつフラックスインジェクションを行なえば良
いにしても設備技術的には著しい困難が予想される。
以上、主として溶鋼の脱Sを対象に示したが、脱P技術
においても同様であり、溶銑あるいは非鉄金属のフラッ
クスインジェクション処理についても同様の問題点とし
て認識することができる。
従ってこの発明の目的とするところは、精錬反応に有害
な溶融金属浴面上のトップスラグと溶融金属の反応を抑
制しつつ、効率的なフラックスインジエクシ9ン反応に
よる溶融金属精錬方法を提供するにある。
(問題点を解決するだめの手段) この発明は溶融金属を収容した精錬容器の外周部に回転
磁界発生装置を設けて溶融金属に回転力を付加すること
、該精錬容器の内周寄りの溶融金属浴面下に設置したノ
ズル又はプラグから粉体状、もしくは粒状の精錬材を供
給することの結合を特徴とする溶融金属の精錬方法であ
る。
(作 用) この発明は回転磁界により誘起される溶融金属流に関す
る研究から上記構成による有効な解決手段として見い出
されたものである。
すなわち第2図に示すごと< 、SU5304等の非磁
性銅製の鉄皮lと耐火物2により構成される精錬容器の
外周部に二極三相電流により回転磁界を生じる磁界発生
装置3を設け、溶融金属に水平回転流を与えた。その結
果、溶融金属浴面中央が凹状になると共に、浴面上に存
在したトップスラグが中央部に紡錘状に集中する事実が
観察された。
また、溶融金属に回転力を与える回転磁界トルクは、外
縁部で最も強く、溶融金属中心に行くに従い磁界が減衰
し、中央部では溶融金属の流動が消失し、結果的に中央
部に紡錘状に集中するトップスラグと溶融金属の相対的
運動速度がほぼ消失してしまうことが知見された。即ち
、この場合、トップスラグと溶鋼の反応は分子拡散を介
する程度の極めて小さい速度となり、従来のフラックス
インジェクションにおいて、バブリングガスにより誘起
される強烈な溶融金属とトップスラグとの混合に伴う反
応速度に比べて数オーダー下のものとなる。
つまり事実上、トップスラグが溶融金属上から除去され
たとみなせる条件が達成されるわけである。
この条件で、場面下に設けたランス又はノズルから精錬
用フラックス粉もしくは粒を導入したならばそのフラッ
クスは浮上過程において例えば極めてS分配能の高いト
ランジトリ−反応を生じて、最終的には溶融金属回転流
により生ずる求心力により、中央部の紡錘状トップスラ
グ集積帯に吸収され、しかも、再び溶融金属と接触・反
応することは事実上ない状況に落ち着くことになる。
従来のフラックスインジェクションではLs〜104の
程度にフラックスが大量のSを吸収した後トップスラグ
と合体しLs〜102程度のスラグとして溶鋼と再反応
する結果ΔLs=10’−10”=0.99 X 10
’相当のSを溶融金属に再放出していたものが、本発明
の場合Ls・104相当の脱Sが完全になされることに
なる。
さて、本発明の今一つの要件である、ランスまたはノズ
ルの配置位置については以下の理由から、反応容器内周
寄りであることが必要である。その第1の理由は、吹込
まれた精錬フラックス浮上途上の溶融金属内通過距離を
長く確保し、フラックスと溶融金属の反応を可能な限り
平衡に近づけることにある。前述の通り溶融金属の水平
回転トルクは溶融金属の外縁部で最も大きいのでここか
らフラックスが溶融金属に侵入したときに大きな水平運
動成分の影響を受けることにより、第1図に模式的に示
すようにフラックス粒子は螺旋状に運動しつつ長い軌跡
7を経て、トップスラグ集積帯5に向うことになる。
また第2の理由はフラックスインジェクションに使用す
るガス気泡を強力な溶融金属水平回転流により微細気泡
となすことにある。すなわち、気泡もフラックスと同様
に求心力によりトップスラグ集積帯に向い最終的に気相
中に離脱する。この際気泡径が大きいと溶融金属からト
ップスラグ集積帯に気泡が移行する際に、その界面を大
きく乱して、望ましくない反応を引き起こしかねない。
この現象は気泡が微細である程抑制できる。なおこの問
題に対しては、フラックスインジェクションの場合には
、必要とされる溶融金属攪拌動力をガス気泡に負ってい
るだのに対してこの発明においてはそれをむしろ電磁気
力に依存するとしたことからバブリングガスの使用は必
ずしも必要なく、ノズルもしくはランスから高固気比に
て粉体吹込みを行なうとか、あるいはthなどの溶融金
属に対して易吸収型のキャリヤガスを使用するとか、さ
らにはスラリー状フラックスを押し出すとかの方法を採
用することによっても完全に達成され得る。
実施例    ′ 第1図に示すように5トン溶鋼を収納する精錬容器を回
転磁界装置3の中に収容し、取鍋上部より壁際に挿入し
た吹込ランス6より脱S剤をインジェクションし、溶鋼
脱硫を行なった。回転磁界を作動させないインジェクシ
ョン脱硫を比較例とし、回転磁界による溶鋼水平回転流
を付加しつつインジェクション脱Sを行なうこの発明の
実施例と比較して結果を表1に対比して示す。
表1 インジェクション脱Sの結果 −後 ここで、溶鋼の初期組成はC10,08χ 5i10.
5χ Mn/[,3χA110,04χS10.004
χ Plo、 005χであり、インジェクションに用
いた脱Sフラックス組成は、70ζCaO−30χCa
Fzである。また脱S処理前の溶鋼上には30kg/l
onの転炉スラグが存在した。インジェクション搬送ガ
スはArである。表1に明らかなように脱硫効率ΔS(
χ)/F lux (kg/ ton)はこの発明にお
いて約10倍であり、少量のフラックス原単位のもとに
迅速な脱Sが行なわれている。
また初期P濃度0.005%に対して、比較例において
は転炉スラグよりなるトップスラグからの復Pが生じて
いるがこの発明の実施例においては復Pは全く認められ
ず、トップスラグが見かけ上、溶鋼から完全に分離され
る現象が実現されている。
(発明の効果) 上述のようにこの発明はトップスラグの悪影響を排除し
つつ、精錬効率の良いトランジトリ−反応を効果的に実
施する手段を提供するものであり、脱S反応のみならず
、吹込み脱P、吹込み脱酸などにも有効に使用しえる。
また精錬操作からトソプスラグを排除しうろことから通
常行なわれているスラグ除去作業といった面倒な工程を
省略出来る他、スラグ除去に伴う溶湯の温度降下を防止
することも出来るなど、その利点は極めて大きい。
なお本発明の詳細としてイ容泪処理を例にとって示した
が溶銑脱S、脱P、脱Si処理にも勿論効果的に使用で
きまた塩基性性スラグを用いる粗銅からの脱sb、脱A
sなどの非鉄精錬への応用も可能な技術である。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明のl実施例を示した水平回転流を付加さ
れた溶湯浴面下に導入された精錬フラックスの挙動を示
す説明図である。 第2図は取鍋内容湯の回転磁界発生装置による流動状況
を示す模式断面図、 ■・・・取鍋鉄皮      2・・・取鍋耐火物3・
・・回転磁界発生装置  4・・・溶鋼5・・・トップ
スラグ集積帯 6・・・粉体吹込みランス  7・・・粉体の浮上軌跡
8・・・スライデングゲート装置 第2図

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1、溶融金属を収容した精錬容器の外周部に回転磁界発
    生装置を設けて溶融金属に回転力を付加すること 該精錬容器の内周寄りの溶融金属浴面下に設置したラン
    ス、ノズル又はプラグから粉体状、もしくは粒状の精錬
    材を供給することの結合を特徴とする溶融金属の精錬方
    法。 2、精錬材の供給が溶融金属に対して易吸収性のキャリ
    ヤガスによるものである、1記載の方法。
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS62235416A (ja) * 1986-04-04 1987-10-15 Kawasaki Steel Corp 溶融金属の精錬方法

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5038617A (ja) * 1973-07-04 1975-04-10
JPS60121212A (ja) * 1983-12-05 1985-06-28 Kawasaki Steel Corp 溶鉄の脱硫方法

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JPH0364567B2 (ja) * 1986-04-04 1991-10-07 Kawasaki Steel Co

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